Redox Imbalance and Antioxidant Defenses Dysfunction: Key Contributors to Early Aging in Childhood Cancer Survivors 氧化还原失衡和抗氧化防御功能障碍：儿童癌症幸存者早期衰老的关键因素

来源：Antioxidants 2024, 13, 1397


摘要核心内容


问题：儿童癌症幸存者（CCS）虽生存率提高，但面临早衰风险，与化疗/放疗的长期效应相关。

发现：CCS的单核细胞（MNCs）存在抗氧化防御受损（谷胱甘肽通路酶活性降低）和氧化损伤累积（脂质、DNA、蛋白质损伤），类似老年人水平。机制上由Nrf2表达下调驱动。

干预：N-乙酰半胱氨酸（NAC）处理可提升Nrf2表达，修复抗氧化防御，减少氧化损伤，改善线粒体功能。

意义：靶向氧化还原失衡或可改善CCS长期健康。


研究目的


探究CCS早衰的分子机制，重点验证氧化应激-抗氧化系统失衡是否为核心驱动因素，并评估NAC干预的潜在治疗价值。

研究思路


样本分组：

实验组：149例CCS（1-40岁，实体瘤/血液瘤治愈≥1年）。

对照组：70例年龄匹配健康人 + 66例老年人（41-96岁）（详见表1）。

检测指标：

线粒体功能（氧化磷酸化效率、ROS产生）。

氧化损伤标志物（脂质、DNA、蛋白质）。

抗氧化分子（NADPH、GSH）及关键酶活性/表达。

Nrf2/KEAP1通路调控机制。

干预实验：NAC处理CCS-MNCs，评估上述指标的可逆性。

统计方法：非参数检验（Mann-Whitney U test），GraphPad Prism分析。


关键测量数据及意义（附图表来源）

1. 线粒体功能障碍与氧化损伤


数据：

P/O比值↓（氧化磷酸化效率）：CCS组≈1（健康年轻组≈2.5），与>60岁老人相当（图1A）。

ROS产生↑：CCS组显著高于年轻组，达>60岁水平（图1B）。

氧化损伤累积：MDA、4-HNE（脂质）、8-OHdG（DNA）、硝基酪氨酸（蛋白质）均升高（图1C-F）。

意义：证实CCS存在能量代谢缺陷和氧化应激累积，与早衰表型直接相关。


2. 抗氧化防御系统缺陷


数据：

NADPH/NADP↓、GSH/GSSG↓（图2B, D）。

关键酶活性↓：G6PD、H6PD（NADPH生成）、GR、GPx（谷胱甘肽代谢）、SOD、CAT（图3A-D, 图4A-B）。

酶表达量↓：Western blot显示G6PD、H6PD、GR、GPx、SOD1/2、CAT蛋白减少（图3E-I, 图4C-F）。

意义：抗氧化能力全面下降，导致氧化损伤无法清除。


3. Nrf2通路失调


数据：

Nrf2蛋白表达↓（图5A-B），KEAP1无变化（图5C）。

意义：Nrf2作为抗氧化基因的主调控因子，其下调是抗氧化防御缺陷的核心机制。


4. NAC干预效果


数据：

Nrf2表达↑ → 抗氧化酶表达/活性恢复（图6, 图7A-F）。

ROS↓、P/O比值↑、氧化损伤标志物↓（图7G-L）。

意义：证实靶向Nrf2通路可逆转CCS的氧化还原失衡。


Unisense电极测量数据的详细解读

检测指标：氧消耗速率（OCR）


方法（2.4节）：

使用丹麦Unisense氧电极，在37°C密闭磁力搅拌反应腔中，测量200,000个透化MNCs的实时耗氧量。底物为丙酮酸+苹果酸（激活线粒体呼吸链）。

关键结果（图1A, 图7H）：

CCS组OCR正常，但ATP合成效率低（P/O比值↓），表明呼吸链与ATP合成解偶联。

NAC处理后P/O比值回升，提示线粒体功能修复。

研究意义：

精准量化代谢缺陷：Unisense电极提供高分辨率OCR数据，直接证明CCS线粒体存在解偶联（电子传递未有效转化为ATP，导致能量浪费和ROS泄漏）。

机制关联：解偶联是ROS过度产生的主因（图1B），为氧化损伤提供源头证据。

治疗验证：NAC干预后OCR维持但ATP合成效率提升（P/O↑），表明代谢功能可逆，为临床干预提供依据。


结论


核心机制：CCS早衰与Nrf2下调→抗氧化防御缺陷→氧化损伤累积直接相关，独立于癌症类型或治疗时间。

线粒体作用：氧化磷酸化解偶联（Unisense电极证实）是ROS过度产生的关键原因。

治疗潜力：NAC通过激活Nrf2通路，修复抗氧化防御并改善线粒体功能，或可延缓CCS早衰进程。

临床意义：靶向氧化还原失衡（如Nrf2激活剂）是改善CCS长期生存质量的新策略。